强夯机毕业设计

毕业设计（论文）报告纸共35页第1页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章强夯机简介1.1强夯法简介1.1.1强夯法特点强夯法是一种经济高效、节能环保的地基处理方法。强夯法加固地基可提高地基强度，降低压缩性，消除湿陷性，改善其抵抗振（震）动液化的能力等。同时，强夯法可提高土层的均匀性，减少工后差异沉降。强夯法是一种主动加固方法，该法自诞生以来，以其经济易行、效果显著、设备简单、施工便捷、节能环保、质量容易控制、适用范围广、施工周期短等突出优点，在全球各类工程的地基处理中得到了日益广泛的应用。1.1.2强夯法的诞生强夯法基本思想源于古老的夯击方法，用夯击法加固地基土或土工构筑物是我国在公元前6世纪就已经采用的施工方法。在人类生活的西安半坡遗址上，即发现原始公社母系氏族社会时期，建筑的柱基垫土经过夯实。进入文明社会几千年以来，中国就一直用夯实法，用夯(木夯、抬夯)、硪(石硪、铁硪)加固地基，并用其修建土工构筑物，如堤、坝、台、墙(小至建筑墙壁，大至城墙)，秦阿房宫前殿遗址即为东西宽1300m、南北长500m、面积60万m2的大夯土台基，最初的万里长城及以后的长城心墙也多用土夯实筑成。强夯技术(DynamicCompaction)是一种节能环保的地基处理方法，自1975年介绍与引进，1978年开始在工程中试用以来，受到中国工程界的高度重视。强夯技术能大量消耗建筑及工业垃圾，利用各种无机固体废料进行地基加固处理，减少环境污染。强夯技术处理后地基的不均匀性得到改善，能充分保证建筑物的安全使用。适合中国国情，具有显著的社会和经济效益及广泛的应用前景。强夯法施工如下图。毕业设计（论文）报告纸共35页第2页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图1.1强夯法施工1.2国内外强夯机发展及现状1.2.1国外强夯机发展及现状图1.2最早的强夯机在1975年，法国梅纳介绍了一种特制的起重机，它采用液压驱动的强夯专用三角架可以将400kN的夯锤提升到40m的高度。法国尼斯机场为起降波音客机而延长跑毕业设计（论文）报告纸共35页第3页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊道，向海中填土，延长部分有3000m，填土厚原海底为松软的粉土厚50～80m。要求加固深度达40m。为此在现场特制了一台起重量为2000kN、提升高度为25m、自重6500kN。具有186个轮胎的超级起重机车，是迄今为止世界上最大的强夯施工机械。但由于上述机械自身的缺陷和对作业场地要求过高，使它成为一次性设备，没有形成有生命力的产品在英国和美国，目前的强夯工程中，绝大部分夯锤的重量在60kN-220kN，落距在20m以内，施工也由履带起重机来实施。在英国，对150kN夯锤、落距15m，即能级2250kN*m的强夯称为高能级强夯，对夯锤为60kN-100kN的强夯称为低能级强夯，施工机械也由通用的履带起重机来代替。1.2.2国内强夯机发展及现状我国自1975年开始介绍与引进强夯技术，1978年开始在工程中采用履带式起重机进行强夯作业，仅八五期间全国重大工程项目地基处理中采用强夯技术的就达300万平方米以上，取得了良好的经济与社会效益，但也暴露出了履带式起重机进行强夯作业的许多弊病，出现了多起事故。施工机械再一次限制了强夯法向更高能级发展。国内强夯施工从1975年开始介绍和引进至今，虽经历了20多年发展，能级也已达到mkN10000，但施工设备仍大多以中小吨位（15t～50t）履带起重机作为改造对象，增加辅助装置来实现mkN8000以下能级的强夯作业。这种改造的目的是增加作业时的倾覆稳定性，减轻或改善桁架臂杆的抗弯。应该说，这种改装后的“代用强夯机”虽然在mkN8000能级以下的夯实作业中具有一次性投入成本低的特点，但同时存在安全性差，使用效率低，消耗和维护成本高的缺陷。另外杭州重型机械厂制造的W200A挖掘/起重两用机是20世纪70年代设计、20世纪80年代对传动系统进行气动和液力耦合方面进行一些改动而成的产品，从本质上说，其85%以上的主结构仍是20世纪70年代设计产品。1.3强夯机作业特点1.3.1强夯机简介强夯机是一种满载率极高的具有突然卸载工况的频繁作业的起重设备根据GB6974.1-86《起重机械名词术语-起重机械类型》对各种起重机的分类和定义，以及工程机械产品类组划分第3类工程起重机械，均没有“强夯机”这一名词和术语。各类机械专业杂志、文献也少见关于对强夯机设计、研究、开发、生产、使用方面的介绍。另外，虽然用安装用起重设备进行强夯作业存在着安全性和可靠性不足的缺陷，但经过土法的不断改造：诸如用门架来改变臂杆受力和增加脱钩后臂杆的反弹阻尼毕业设计（论文）报告纸共35页第4页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊“代用强夯机”成了强夯专用设备，安装用起重机（A1～A4）与强夯机（A8～A9）明显的界线在强夯施工界变得模糊。从1975年我国开始介绍和引进强夯技术的二十几年来，岩土工程界对强夯工法、工艺的不断完善、改进，使得强夯施工应用范围不断扩大，产生了大量的研究论文、施工总结。一些学者认为：“强夯技术对机械设备具有独特的要求并受其限制，高能级强夯施工机具的研制停滞不前，也限制了高能级强夯的工程应用和对其加固机理和工法的研究”事实上，我国于1992年在三门峡火电厂采用mkN8000强夯技术用于消除黄土湿陷性以来，我国的强夯施工能级在近十几年基本没有提高。到目前为止，由于缺乏科研机构、高等院校和工程机械制造商参与技术开发、产品支持，国内至今没有生产和制造出真正适应强夯施工要求、满足强夯施工安全、效率、可靠性要求的强夯机，而基于目前起重量的改装“代用强夯机”随着施工工艺要求能级不断加大，使得强夯作业的不安全性不断增加，施工效率大大下降，超过mkN10000能级施工成了强夯工程实践的一大困难。1.3.2强夯机作业方式强夯夯锤在土中形成强大的冲击应力（可高达2/8000~2000mkN）从而压缩土体，形成夯坑并提高地基的强度，降低压缩性等。夯锤的冲击速度显著影响冲击应力从而影响强夯的加固效果。履带式吊车提升夯锤时，吊车桁架式臂杆悬挂钢丝绳（背绳）在夯锤重力与提升加速度的作用下，产生较大的拉力，钢丝绳产生延伸（被拉长），夯锤提升到额定高度时，夯锤在自动脱钩器的作用下脱钩，吊车一瞬间卸去载荷，吊车臂杆由于钢丝绳内应力的作用，反复向后，向前大幅度的摆动，导致吊车臂杆和有关机件受到冲击，轻则使吊车有关机件提前损坏，重则臂杆向后倾翻、折杆、造成起重臂后翻事故。所以说，突然卸载对于强夯机是正常工况，这一作业方式也是区别于一般起重设备最明显的特征。1.3.3强夯机起升载荷从一定程度上来说，强夯机每一循环的起升载荷都是变化的，强夯作业中的起升载荷除夯锤本身的质量外，还有锤顶上覆土质量、夯锤从夯坑提起初始时真空吸附力和土壤环向压力、摩擦阻力等。特别是含水量较高的粘性土场地上，夯坑较深时提锤荷载远远超过夯锤的自重。为提高生产效率，起升机构常常是满载工作。1.3.4强夯机作业频率强夯作业属高频率起升作业，以目前国内性能最好的主流“代用强夯机”为例在进行mt300作业时一般作业循环次数为20～27次/h.随着卷扬拉力的提高和起升速度的增大,每小时循环次数还将增大。1.3.5强夯施工对起重设备要求毕业设计（论文）报告纸共35页第5页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊从强夯机作业特点可以看出，强夯施工对起重设备的要求主要有以下几点：（1）应具备较强的地形适应能力和较高的作业稳定性。这样，才能使强夯作业能在承载能力较低的松软场地上进行，并使突然全负荷卸载具有足够的安全性、稳定性。（2）为了减小由于臂架变形和柔性变幅系统变形贮能，在静力平衡破坏后，出现反弹和振（震）动等动态响应强夯施工起重设备臂架系统应具有较大的刚度，变幅系统也拟采用刚性变幅机构。在采用柔性变幅的起重设备上必须增加防后倾倒装置或增加诸如“龙门架”之类的反弹阻尼，以减小和扼制动态响应的产生。确保起升设备的施工安全，提高臂架和主机的使用寿命。（3）起升卷扬机构是强夯起重设备中使用最频繁、冲击最大的机构之一。它影响钢丝绳的使用寿命和作业效率、安全、根据强夯作业特性。卷筒应具有宽幅大容量，高弹出力性能和卓越的制动能力。宽幅大容量可使钢丝绳卷绕层数减少，避免强夯施工作业时钢丝绳乱绳及制动冲击时上下层钢丝绳互相咬合产生扭曲，卷扬的高弹出力性能可满足从夯坑中起升时以瞬间爆发力将夯锤提起的施工要求。制动系统采用柔性制动方式对于带荷自由下落是十分重要的，在这一制动环境下，可避免钢丝绳的乱绳并防止钢丝绳的早期破断，减少卷筒发热，最终使强夯作业变得可靠和安全。当然卓越制动系统还包括有良好的散热性能，使制动器在强夯这一高频率和持续冲击下能发挥作用（4）发动机功率应有充足的储备，行走机构能适应泥泞和沉陷地面的行走和转向。这些要求将使得强夯起重机发动机功率，行走机构的驱动扭矩应比同级别通用型履带起重机大。1.4强夯机的发展趋势经过数十年的强夯技术、施工工法研究和工程实践，国内外强夯的适用范围与施工领域不断扩大、强夯设计和施工正向高能级、工艺多样性与复合技术发展。面对国内工艺不断成熟和设备相对落后的现实，强夯施工界与一些熟悉强夯施工工艺的工程机械技术人员正在密切关注行业动态，有的已进入高能级强夯机的设计和开发阶段。认为强夯施工起重设备将会在以下几方向得到发展：（1）由于我国地震高烈度区，湿陷性黄土区和软粘土区分布广泛，近些年来又广泛的开展了围海造田、炸山填海等项目，因此强夯施工除了在现有的基础上进行工作外，会向两极化发展：即高能力，大夯机能量和低能量小能级。这一趋势会导致系列化、特大型化的强夯机的出现。（2）为了合理利用资源，避免重复开发，提高强夯设备的利用率，满足不同用户的需求。强夯机的多用途发展也将是一种趋势。毕业设计（论文）报告纸共35页第6页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊（3）节能和环保是工程机械的发展要求和总趋势，因此，新型强夯机也将一改“代用强夯机”老、旧、破、脏、高消耗、低效率的现有状态，以降低发动机排放、提高液压系统效率、减少钢丝绳消耗为目标，使强夯机完全达标排放、高效率作业。（4）模块化设计和具有自装卸功能的设计思想将会在强夯机设计中得到进一步体现，从而给强夯机远距离、快速运输带来方便。1.5强夯机安全防护措施为保证强夯机的自身安全，杜绝起重作业中发生事故，各种类型的起重机均设有多种安全防护装置。常见的防护装置有各种类型的限位器、防倾覆和力矩限制器等。位置限制器简称限位器。限位器是用来限制各机构运转时越过范围的一种安全防护装置。包括上升位置限制器、运行极限位置限制器、偏斜调整及显示装置、以及缓冲器等。上升极限位置限制器用于限制取物装置的起升高度，当吊具起升到上极限位置时，限位器切断电源，防止吊钩等取物装置继续上升拉断钢丝绳而发生重物失落事故。下降极限位置限制器是当取物装置下降到最低位置时，切断电源，使运行停止，“以保证钢丝绳在卷筒上缠绕余留的安全圈不少于两圈。防倾覆装置：流动式起重机和动臂变幅———用柔性钢丝绳牵引吊臂进行变幅的起重机，当遇到突然卸载情况时，会产生使吊臂后倾的力，从而造成吊臂超过最小幅度，发生吊臂后倾的事故。因此，凡属这类起重机均应安装防后倾装置。目前常使用的防后倾装置如图!所示。吊臂通过一个连杆机构带动幅度指示器，并在幅度盘上设置开关，进行限位。然后通过一个机械装置对吊臂进行止挡。保险绳和保险杆是2种常用的防后倾装置。保险绳采用已计算好长度和强度的钢丝绳，一端固定在转台上，另一端固定在吊臂上，以钢丝绳长度限定吊臂的倾角。保险杆的上端铰接在吊臂上，下端铰接于转台上，随吊臂的倾俯而伸缩，在其套筒内有缓冲弹簧，对吊臂有缓冲、减振和限位作用，从而克服了钢丝绳易被拉断的缺点。毕